“大”風(fēng)起兮

 

近幾年，中國(guó)風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量大型化趨勢(shì)明顯加速。根據(jù)中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專(zhuān)委會(huì)（CWEA）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)風(fēng)電新增裝機(jī)平均單機(jī)容量在2011年和2017年分別為突破1.5MW和2.0MW，歷時(shí)6年平均容量增長(zhǎng)僅0.5MW，年均增長(zhǎng)率約5.2%。然而2018年至2020年的3年間，國(guó)內(nèi)風(fēng)電新增裝機(jī)平均單機(jī)容量便增長(zhǎng)0.5MW，年均增長(zhǎng)率達(dá)到11.4%。2020年，中國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)平均單機(jī)容量約2.7MW，十年間增長(zhǎng)了80%。

 

我國(guó)陸上、海上新增裝機(jī)單機(jī)容量正在快速切換至3MW及以上、5MW及以上。2020年，中國(guó)陸上3.0MW及以上機(jī)組新增裝機(jī)約16759MW，占陸上全部新增容量33.1%，比2019年增加242.7%；中國(guó)海上5.0MW及以上機(jī)組新增裝機(jī)約2042MW，占海上全部新增裝機(jī)容量53.1%，比2019年增加151.5%。

 

從2021年中國(guó)陸上風(fēng)電市場(chǎng)招標(biāo)情況看，大兆瓦機(jī)組也正在“大”行其道。今年，陸上機(jī)組單機(jī)容量基本都在3MW以上，低風(fēng)速區(qū)域也有4-5MW級(jí)別的大容量風(fēng)電機(jī)組參與，中高風(fēng)速區(qū)投標(biāo)中也出現(xiàn)5.0MW、5.2MW機(jī)型，北方大基地風(fēng)電項(xiàng)目招標(biāo)單機(jī)容量已達(dá)6MW以上。

 

放眼全球，風(fēng)電機(jī)組容量大型化也正在成為趨勢(shì)，其中歐洲風(fēng)電風(fēng)機(jī)容量大型化更為領(lǐng)先。據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)《2020年歐洲風(fēng)電統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)》報(bào)告顯示，根據(jù)歐洲16個(gè)國(guó)家的可用數(shù)據(jù)，2020年歐洲陸上新增風(fēng)電機(jī)組單機(jī)平均容量為3.3MW（荷蘭最高，為4.5MW）；2020年歐洲海上新增風(fēng)電機(jī)組單機(jī)平均容量為8.2MW（荷蘭和比利時(shí)最高，為8.7MW）。

 

“大”家風(fēng)范

 

面對(duì)風(fēng)電機(jī)組容量大型化帶來(lái)的度電成本下降優(yōu)勢(shì)，明陽(yáng)智慧能源集團(tuán)股份公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“明陽(yáng)智能”）堅(jiān)持創(chuàng)新技術(shù)至上，引領(lǐng)全球風(fēng)機(jī)容量大型化、高質(zhì)量發(fā)展。從陸上MySE3.0MW、MySE4.0MW、MySE5.0MW、MySE6.25MW、MySE7.XMW，到海上MySE5.5-7.0MW、MySE8-10MW、MySE11MW、MySE16MW，以及海上漂浮式MySE5.5MW、MySE11-16MW，明陽(yáng)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品穩(wěn)步迭代，逐步升級(jí)，現(xiàn)已成為全球最大單機(jī)容量風(fēng)電機(jī)組以及全球最大自主研發(fā)漂浮式機(jī)組制造商。

 

在大兆瓦機(jī)組市場(chǎng)應(yīng)用方面，明陽(yáng)智能展現(xiàn)著“大”家風(fēng)范。根據(jù)CWEA數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，繼2019取得“雙第一”之后，2020年全國(guó)陸上3.0MW及以上、海上5.0MW及以上機(jī)組市場(chǎng)新增裝機(jī)量以及累計(jì)裝機(jī)量，明陽(yáng)智能再次蟬聯(lián)國(guó)內(nèi)第一：2020年，全國(guó)陸上3.0MW及以上風(fēng)電機(jī)組新增裝機(jī)16759MW，明陽(yáng)智能占比23.7%；全國(guó)海上5.0MW及以上風(fēng)電機(jī)組新增裝機(jī)2042MW，明陽(yáng)智能占比47.2%。截至2020年底，全國(guó)陸上3.0MW及以上風(fēng)電機(jī)組累計(jì)裝機(jī)26304MW，明陽(yáng)智能占比31.3%；全國(guó)海上5.0MW及以上風(fēng)電機(jī)組累計(jì)裝機(jī)3259MW，明陽(yáng)智能占比40.6%。

 

 

另外根據(jù)年報(bào)，截至2020年末，明陽(yáng)智能在手訂單容量13.88GW。其中，陸上訂單為8.25GW，海上訂單為5.63GW。在手訂單3MW及以上機(jī)組訂單達(dá)94.79%，4MW及以上機(jī)組訂單達(dá)58.97%，5MW及以上機(jī)組訂單達(dá)40.68%，機(jī)組大型率位居國(guó)內(nèi)第一。

 

“大”有不同

 

得益于超緊湊半直驅(qū)技術(shù)路線的持續(xù)投入與創(chuàng)新，明陽(yáng)智能才得以在機(jī)組容量大型化上形成領(lǐng)航。明陽(yáng)智能超緊湊半直驅(qū)技術(shù)在風(fēng)電機(jī)組容量大型化方面擁有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其一體化集成設(shè)計(jì)將尺寸和重量的減小做到了極致的狀態(tài)，更利于大型化機(jī)組的運(yùn)輸和吊裝。半直驅(qū)技術(shù)路線結(jié)合直驅(qū)與雙饋兩種技術(shù)路線的優(yōu)點(diǎn)，傳動(dòng)鏈由兩級(jí)傳動(dòng)齒輪箱和中速永磁發(fā)電機(jī)構(gòu)成，相比永磁直驅(qū)方案，通過(guò)兩級(jí)傳動(dòng)齒輪箱適當(dāng)提高永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，可以使發(fā)電機(jī)比直驅(qū)方案體積更小、重量更輕，同等功率下半直驅(qū)機(jī)組發(fā)電機(jī)的重量只有傳統(tǒng)直驅(qū)機(jī)組的1/6~1/4；外形尺寸也一般是1/3~1/2；相比傳統(tǒng)雙饋使用的多級(jí)高傳動(dòng)比齒輪箱，兩級(jí)傳動(dòng)齒輪箱轉(zhuǎn)速比更低，可靠性更強(qiáng)。

 

面對(duì)運(yùn)輸和吊裝挑戰(zhàn)，明陽(yáng)智能超緊湊傳動(dòng)鏈技術(shù)，機(jī)組的主軸承、齒輪箱、發(fā)電機(jī)集成為一個(gè)等外徑筒傳力結(jié)構(gòu)，主軸承集成在齒輪箱內(nèi)，省去傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)主軸及軸承座部件，簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及減少傳動(dòng)系統(tǒng)零部件數(shù)量，提高了傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性，同時(shí)降低了機(jī)組重量和尺寸。發(fā)電機(jī)與齒輪箱直接集成連接，大幅縮短機(jī)組軸向尺寸。齒輪箱殼體、發(fā)電機(jī)殼體、機(jī)艙彎頭形成一體，減少了主機(jī)架，簡(jiǎn)化了機(jī)艙罩，整機(jī)尺寸減小，十分便于運(yùn)輸和吊裝。明陽(yáng)智能超緊湊半直驅(qū)風(fēng)機(jī)的輪轂和機(jī)艙均使用鑄件外殼直接密封，使其擁有優(yōu)異的防腐性能，可以適應(yīng)重鹽霧、高潮濕、強(qiáng)沙塵、超高溫和強(qiáng)紫外線等環(huán)境。

 

擁有體積小、重量輕的明陽(yáng)MySE超緊湊半直驅(qū)機(jī)組，發(fā)電效率同樣出眾。半直驅(qū)機(jī)組采用中速永磁發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)，具備相比傳統(tǒng)雙饋機(jī)組及直驅(qū)機(jī)組更寬的轉(zhuǎn)速范圍，更利于風(fēng)能捕獲；明陽(yáng)半直驅(qū)機(jī)組的調(diào)速范圍寬（5.0～17.7rpm），風(fēng)輪在更加寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)追蹤最佳Cp值高效發(fā)電，確保風(fēng)機(jī)在更寬的風(fēng)速段內(nèi)運(yùn)行在最佳效率點(diǎn)。其中，兩級(jí)行星齒輪箱效率為98.5%，中速永磁發(fā)電機(jī)效率為98.5%，全功率變流器效率為 97.5%，MySE機(jī)組整體效率優(yōu)勢(shì)較其他類(lèi)型機(jī)組高5%以上。

 

“大”有可為

 

配合以明陽(yáng)智能MySE超緊湊半直驅(qū)機(jī)組為代表的大風(fēng)機(jī)，土地效應(yīng)以及經(jīng)濟(jì)性讓風(fēng)電機(jī)組容量提升“大”有可為。以?xún)?nèi)蒙古某48萬(wàn)千瓦項(xiàng)目為例：

 

使用更大兆瓦風(fēng)機(jī)可以提升土地利用率。若確保項(xiàng)目總?cè)萘坎蛔儯瑢?duì)比單機(jī)容量4.0MW風(fēng)電機(jī)組，采用6.0MW機(jī)組可以舍棄40個(gè)低風(fēng)速機(jī)位點(diǎn)，經(jīng)測(cè)算使得整場(chǎng)平均風(fēng)速可以提升0.2m/s；可以有效降低整場(chǎng)尾流損失，增加約2.8%發(fā)電量收益。如果確保機(jī)位點(diǎn)全部利用，采用6.0MW機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)容量可提升50%。

 

使用更大兆瓦風(fēng)機(jī)可以節(jié)省建設(shè)成本。對(duì)比單機(jī)容量4.0MW風(fēng)電機(jī)組，采用6.0MW機(jī)組可節(jié)省40臺(tái)機(jī)組的包括塔筒、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、箱變、輸電線路、基礎(chǔ)施工費(fèi)用、設(shè)計(jì)費(fèi)用、場(chǎng)內(nèi)道路建設(shè)費(fèi)等費(fèi)用約1.75億，相當(dāng)于單位千瓦節(jié)省約365元。此外，還可以縮短建設(shè)周期，降低征地難度，節(jié)省施工時(shí)間20%以上，有助于提前并網(wǎng)。

 

使用更大兆瓦風(fēng)機(jī)可以節(jié)省運(yùn)維成本。基于48萬(wàn)千瓦裝機(jī)的風(fēng)場(chǎng)，6MW機(jī)型較4MW機(jī)型裝機(jī)節(jié)省檢修時(shí)長(zhǎng)50%，每期檢修可同比提升發(fā)電量240萬(wàn)kW/h，全年可增加發(fā)電量960萬(wàn)度左右。

 

與陸地風(fēng)電相比，海上風(fēng)電面臨施工環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)難度大、施工所需關(guān)鍵裝備資源稀缺、船班費(fèi)用高昂等挑戰(zhàn)，所以海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)成本都較高。海上風(fēng)電項(xiàng)目使用更大兆瓦風(fēng)機(jī)，可以有效降低整體成本。以中國(guó)廣東海域一個(gè)1GW海上風(fēng)電項(xiàng)目為例研究分析，使用11MW風(fēng)機(jī)代替6MW風(fēng)機(jī)，項(xiàng)目所需機(jī)組可以從167臺(tái)減少到91臺(tái)，機(jī)組共減少76臺(tái)。使用更大兆瓦機(jī)組，基礎(chǔ)是降低成本的主要環(huán)節(jié)，一個(gè)海上風(fēng)電基礎(chǔ)的設(shè)備成本通常在2000-3800萬(wàn)元，差異主要與基礎(chǔ)類(lèi)型和水深有關(guān)。在1GW海上風(fēng)電項(xiàng)目中，對(duì)比使用6MW風(fēng)機(jī)，使用11MW風(fēng)機(jī)可節(jié)省成本超過(guò)10億元。

 

風(fēng)電長(zhǎng)路浩浩蕩蕩，30•60盡可期待。面對(duì)未來(lái)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展大型化、大規(guī)模、高效率、高可靠的特點(diǎn)，明陽(yáng)智能將始終以創(chuàng)新謀發(fā)展，用超緊湊半直驅(qū)技術(shù)迎接海陸風(fēng)機(jī)大兆瓦時(shí)代，用創(chuàng)新大兆瓦機(jī)組迎接中國(guó)海陸風(fēng)電平價(jià)時(shí)代，致力于推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，服務(wù)中國(guó)新型電力系統(tǒng)建設(shè)以及碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。